高频LC振荡器和变容二极管调频电路设计
高频LC振荡器与变容二极管调频电路设计
1 概述
系统功能说明
调频广播具有抗干扰性能强、声音清晰等优点,获得了快速的发展。调频殿堂的频带通常大约是200~250kHz,其频带宽度是调幅电台的数十倍,便于传送高保真立体声信号。由于调幅波受到频带宽度的限制,在接收机中存在着通带宽度与干扰的矛盾,因此音频信号的频率局限于30~8000Hz的范围内。在调频时,可以将音频信号的频率范围扩大至30~15000Hz,视音频信号的频谱分量更为丰富,声音质量大为提高。
许多中小功率的调频发射机都采用变容二极管直接调频技术,即在工作于发射载频的LC振荡回路上的直接调频,采用晶体振荡器和锁相环路来稳定中心频率。对比于中频调制和倍频调制方法,这种方法的电路简单、性能良好、副载波少、维修方便,是一种较先进的频率调制方案。由于本次课程设计对频率稳定度要求不是很高并且最大频偏也比较大,故本次设计采用变容二极管直接调频。原理框图如下:
高频LC振荡器
变容二极管频率调制
变容二极管调频电路原理框图
设计流程
1、硬件设计:变容二极管调频电路的基本原理电路图的设计
整体电路的具体设计与分析:
确定电路形式,设置静态工作点;
计算主振回路(LC振荡回路)元件值;
测变容二极管特性曲线,设置变容二极管的静态工作点;
计算调频电路元件值;
计算调制幅度。
2 硬件设计
变容二极管调频电路的基本原理电路图:
电路说明
变容二极管的特性概述
变容二极管是根据PN结的结电容随反向电压大小二变化的原理设计的一种二极管。它的极间结构、伏安特性与一般检波二极管没有多大差别,不同的是在加反向电压时,变容二极管呈现较大的结电容,这个结电容的大小能灵敏的随反向偏压而变化,正是利用了二极管这一特性,将变容二极管接到振荡器的振荡回路中,作为可控电容元件,则回路的电容量会随调制信号电压而变化,从而改变振荡频率,达到调频的目的。
三极管及其外围电路介绍
三极管起放大作用。在输入信号的控制之下,通过三极管将直流电源的能量,转换为输出信号的能量。
——将变化的集电极电流转换为电压输出;偏置电路Rb1、Rb2、Re——提供合适的偏置,保证三极管工作在线性区,使信号不产生失真。耦合电容保证反馈信号输送到基极,且不影响基极分压偏置。——为放大电路提供工作电源,给三极管放大信号提供能量。
变容二极管偏置电路
,电阻,电阻,以及电阻为变容二极管工作提供合适的静态工作点,并保证变容二极管工作在反向偏压的情况下。由于变容二极管的静态电容会随温度、偏置电压的变化而变化,造成中心频率的不稳定,在电路中电容的加入可以提高振荡电路的衷心频率稳定度,也可以减少高频振荡信号对变容二极管的影响。
参数计算
确定电路形式设置静态工作点
由图2-1可得:
直流通路
本题对主振频率f0要求不高,但对频率稳定度要求较高,故选用图3-1所示的LC调频振荡器电路。振荡器的静态工作点取ICQ=2mA,VCEQ=6V,测得晶体管=60。
因
为提高电路的稳定性,的值可适当增大,取,则。
则
若取流
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